第28届国际生物学奥林匹克竞赛试题理论1-2

2020-06-21范六民佟向军张雁云王戎疆

生物学通报 2020年8期

关键词：奎宁生长素体细胞

杜军范六民佟向军张雁云王戎疆

（1 中国人民大学附属中学北京 100080 2 北京大学生命科学学院北京 100871 3 北京师范大学生命科学学院北京 100875）

理论考试1共计3 h。

1～11题：生命蓝图；12～21题：生命的组成与生长；22～33题：对世界作出反应；34～46题:分享世界。

生命的组成与生长

12.蛋白质进化：实验发现CwiM是结核分枝杆菌（Mycobacteriumtuberculosis）细胞壁形成的调节者。实验中测定了野生型和CwiM敲除细胞的长度（图1）和数目（图2）。氨基酸序列相似性分析表明CwiM与锌依赖性酶同源（图3）。

判断以下每个陈述是否正确。

A.CwiM很可能是依赖锌的

B.CwiM增加细胞存活率

C.CwiM很可能在耻垢分枝杆菌（M.smegmatis）细胞伸长中起作用

D.细胞伸长是存活所必需的

13.乙酰化：Edwin Southern爵士（1938—）发明了一种检测特定生物分子的方法，即根据大小分离它们，再将其转移至膜上并使用特定的探针探测，包括乙酰化，可用类似的方式显现（western杂交）。从野生型沙门氏菌中提取蛋白，用纯化的酶pat或cob（图1）处理后研究代谢酶的乙酰化，在基因敲除细胞中研究了pat和cob在沙门氏菌生长中的作用（图2）。

判断以下每个陈述是否正确。

A.cob给蛋白加上乙酰基

B.与经过cob处理的蛋白相比，更多经过pat处理的蛋白被用于该分析

C.沙门氏菌无论是在葡萄糖还是柠檬酸中培养，峰值生长速度相同

D.在柠檬酸中最初生长缓慢，因为细胞需要时间降低pat的活性

14.木栓（软木）：软木橡木（Quercussuber）用脂肪酸合成一种高抗性材料——木栓，并用于强化栓皮细胞壁。研究者测量了栓皮层组织特异性基因全年的表达情况，并将这些基因分为生物合成酶类和分子伴侣蛋白2类。Hugh Pellham爵士（1954—）发现了分子伴侣，这类蛋白帮助其他蛋白正确折叠。

判断以下每个陈述是否正确。

A.木栓（软木）组织晚春生长最快

B.这些酶产生亲水性分子

C.尽管温度较高，分子伴侣的表达增加可使木栓继续生长

15.奎宁生物合成：2017—2022年，英国已经承担治疗10亿例被忽视的热带病的任务，并开发新的治疗手段。奎宁类药物对好几种疾病有用，但金鸡纳（Cinchona）树合成奎宁需要很多步骤。发现酶Ⅰ和Ⅱ可逆地催化将一些底物转化成一些立体异构体。

判断以下每个陈述是否正确。

A.过表达酶I可能会增加奎宁的合成

B.修饰酶Ⅱ可改变植物中奎宁:奎尼丁的比例

C.如果酶Ⅱ过表达，则根中氮素吸收可增加

D.含有最大量奎宁的树也含有最大量的quinidinone

16.昼夜循环：细胞分裂素是一种参与胁迫信号转导的植物激素，可能影响对昼夜循环的反应。拟南芥植株在8 h光照／16 h黑暗条件下生长12 d，然后在4种不同的光/暗方案下生长一个周期。此后，在叶片中测量细胞死亡的斑块。

判断以下每个陈述是否正确。

A.增加光照是本实验中细胞分裂素受体敲除突变体中细胞死亡的主要原因

B.12 h光照和12 h黑暗的条件，将导致在细胞分裂素受体敲除突变体植物中高的细胞死亡百分比

C.细胞分裂素增加叶片的胁迫程度

D.细胞分裂素帮助调节昼夜节律相关基因的表达

17.橡树虫瘿：Ottoline Leyser（1965—）发现，生长素是一种参与调节环境与发育相互作用的植物激素。例如，英国橡木（Quercusrobur）受到一种黄蜂幼虫（Cynipidae）的攻击，这引起了肿瘤性虫瘿的生长。生长素可引起肿瘤生长，但生长素通过氧化降解（图1）。植物使用酶PPO控制酚类化学物质的氧化（图2），但生长素不是酚类化合物。从虫瘿中提取出不同的化学组分（基于质量），并与生长素和一种氧化剂混合。然后测量生长素氧化速率。只有组分6和17以含有酚类化合物为主（图3）。

判断以下每个陈述是否正确。

A.生长素活性在虫瘿中高

B.组分6和17中的化合物比生长素更容易被氧化

C.分类化合物负责氧化虫瘿中的生长素

D.这些黄蜂幼虫分泌的生长素样化合物是驱动虫瘿形成所必需的

E.与健康组织相比，虫瘿中PPO的上调是这些结果产生的原因

18.生长板：生长激素（GH）由脑分泌，可刺激肝脏分泌胰岛素样生长因子1（IGF1）。由软骨骨化形成的骨骼，随着动物生长从端生长板伸长。图1示健康、活跃的生长板，所有生长板因注射GH而激活；图2示将GH和IGF1抑制剂一起注入大鼠生长板；图3示所有GH在大鼠中被抑制；图4示将GH注射至IGF1在肝脏中特异敲除的大鼠生长板；图5示将GH加入至培养皿中的干细胞上。

判断以下每个陈述是否正确。

A.GH突变可导致侏儒症

B.IGF1是软骨细胞长大所必需的

C.即使GH不存在，注射IGF1会导致骨伸长

D.IGF1由软骨细胞及肝脏产生

19.茎干分支：RMS1基因编码一种信号蛋白，该蛋白在现代作物中已发生了改变。可通过将来自不同植株的幼苗嫁接并监测其生长研究该基因的活性。

判断以下每个陈述是否正确。

A.RMS1的活性增加茎干分支

B.RMS1产生的信号向茎端移动,而非向根移动

C.根中RMS1的活性足以供给野生型植物株型结构

D.根中RMS1的活性对野生型植物植株构型的形成是必须的

20.Slit Comm Robo：在果蝇胚胎中，发育中的神经元（红色）沿着平行于中线的2列生长。有些穿过中线，有些不穿过，从而建立了一个梯子状结构。中线细胞分泌一种称为Slit的蛋白，由受体Robo感受。Comm是控制Robo表达的转录因子。为了研究这种机制如何引导神经元，研究者解剖了野生型（WT）（图1），Robo敲除（图2），Comm敲除（图3）和Comm过表达（图4）果蝇。

判断以下每个陈述是否正确。

A.相比于野生型，在Comm敲除果蝇中有更多的神经元细胞穿过中线

B.神经元探测到Slit时就会缩回

C.Comm增加Robo的表达

D.神经元一旦跨越中线，变增加Comm的表达

21.Turing模式：Alan Turing（1912—1954）以发明了计算机科学领域和人工智能领域而闻名。Turing还发表了解释生物学中自发模式形成的方程式。斑马鱼（Daniorerio）条纹由黑色素细胞聚集形成，而棕色条纹是黄色素细胞聚集产生的。为研究斑马鱼条纹是否为Turing模式，通过外科手术取出色素细胞（虚线区域），2周后测量来自前体细胞的黑色素细胞的出现。右下角的刻度标尺为1mm。